温度与移动荷载作用下特重交通RCC基层沥青路面结构响应分析

为便于传统半刚性基层沥青路面改造方案结构优选,使改造后的路面能更好地承受特重交通与环境温度作用,针对碾压混凝土(RCC)基层以及组合式基层沥青路面两种改造方案,利用ABAQUS有限元软件进行其在大气温度作用下的路面结构温度场预估、温度应力分析,以及典型温度场与移动荷载的耦合分析。结果表明:①大气温度对路面温度场的影响主要集中在面层,尤其是中上面层,温度变化梯度对温度应力影响较大;②温度应力主要集中在基层及以上结构层,面层在温度较低时承受拉应力,基层顶面承受较大的温度压应力;③相比于组合式基层,RCC基层沥青路面在温度与移动荷载共同作用下,其沥青中下面层剪应力、沥青层层底弯拉应变以及土基顶部压应变等均具有更为明显的力学优势,且抗疲劳开裂和永久变形损伤预期寿命最长。RCC基层沥青路面可作为特重交通路面改造工程的优选结构。     

结构层厚度对重载交通半刚性基层沥青路面使用寿命的影响分析

厚度计算是半刚性基层沥青路面设计的首要任务,结构层厚度会直接影响到沥青路面结构的受力特性及使用寿命。应用SHELL设计方法的BISAR3程序,系统分析各结构层厚度变化对重载交通沥青路面路受力特性以及路面结构疲劳寿命的影响,阐述了面层、基层、底基层厚度对并重载交通半刚性基层沥青路面的使用寿命的影响规律。通过参数的敏感性分析计算,给出了重载交通半刚性基层沥青路面使用寿命的预测模型,有利于合理选择路面结构层厚度,做到工程造价与使用寿命的协调统一。     

面层模量对重载交通沥青路面受力特性及使用寿命的影响分析

面层模量是路面设计的重要力学参数,它的取值将直接影响到路面结构的设计结果及受力特性。应用路面计算程序,系统分析面层模量变化对重载交通沥青路面路表弯沉、基层层底拉应力、底基层层底拉应力以及路面结构疲劳寿命的影响,并阐述其影响规律。结果表明,面层模量对重载交通沥青路面的受力与变形特性及使用寿命具有显著的影响,提高面层模量值将增大面层应力,显著减小路表弯沉值、基层及底基层层底拉应力,进而提高路面的疲劳寿命。     

重载对以弹性模型表征的沥青路面使用性能的影响

利用ABAQUS有限元分析软件,采用弹性本构模型表征沥青混合料的材料性质,结合JTG D50-2017《公路沥青路面设计规范》,分析重载对沥青路面使用性能的影响。结果表明,路表弯沉随着轴重的增长呈线性增长,重载会大大降低结构承载能力;重载作用使路面结构产生相同永久变形量所需荷载作用次数急剧降低;随着轴重的增加,中面层中的剪应力线性增长,加速沥青路面的剪切破坏;沥青面层和无机结合料层的疲劳寿命随轴重的增加呈幂函数形式减小;土基顶面产生相同压应变所需轴载作用次数随轴重的增加急剧减小。     

宿迁地区干线公路沥青路面结构永久变形预估分析

车辙是高等级沥青路面的主要病害类型,基于蠕变率控制标准车辙预估模型,针对宿迁地区干线公路主要路面结构形式,以及不同类型面层材料进行了设计期内永久变形分析,研究得出了基层、底基层对于路面结构长期永久变形效应的敏感性影响及相应规律,同时,从面层永久变形角度考虑,提出了干线公路重载交通路段路面结构下面层的厚度阀值建议。     

武汉市三环线北段路面整治方案研究

城市快速环线路面改造具有工程情况复杂、建设标准高、交通影响大、施工工期短的特点。以武汉市三环线北段为工程依托,在对老路充分调查的基础上,应用检测、勘察等手段,采用分区段、分类型的处理方案,是老路路面整治的一次典型实践。基于道路＂重载、长寿命＂交通功能定位,对＂额头湾立交~三金潭立交＂破损严重区段提出采用连续配筋混凝土复合式沥青路面补强结构。     

公路高模量沥青路面永久开裂和疲劳寿命的探析

在目前的公路设计中对于高模量的沥青路面的设计比较少,出现了一下病害,本文采用高模量帮刚性基层沥青路面的设计,对公路沥青路面的结构永久开裂和疲劳寿命进行模型预估分析,通过对比高模量对沥青路面的永久开裂和疲劳寿命的影响,科学地为公路路面结构的设计提供理论基础。     

基层模量对重载交通沥青路面受力特性的影响分析

基层模量是沥青路面设计的重要参数，它的取值将直接影响到沥青路面的受力计算结果与使用寿命。在应用BISAR3．0程序系统计算不同轴载情况下基层模量变化对沥青路面受力与变形特性的基础上，统计得到了基层模量对重载交通沥青路面使用寿命的影响模型。结果表明，基层模量对重载交通沥青路面的使用寿命具有显著的影响，在设计中需要根据工程实际，选用合理的基层模量参数。     

城市快速路沥青路面结构改造方案优选研究

以某城市快速路路面改造工程为研究背景,运用ABAQUS有限元软件建立路面结构三维模型,针对原路面结构和4种路面改造结构进行了力学性能对比分析,并在此基础上对路面结构改造方案进行优选。研究结果表明:①不同沥青路面结构的各项力学指标均随着轴载的移动呈先增大后减小变化,当轴载移动至路面中心时,各项力学指标均达到最大值;②RCC混合式基层结构的力学性能较于沥青稳定碎石组合式基层结构、半刚性基层结构更优,建议沥青路面结构改造方案选用RCC混合式基层结构;③适当增加基层厚度和基层模量能有效提高沥青路面结构的承载能力和使用寿命。     

高模量沥青混凝土路面永久变形有限元分析

为研究高模量沥青混凝土路面的永久变形性能,运用ANSYS有限元软件对沥青路面结构进行建模,分别对轴载作用大小、中面层厚度、面层材料等因素影响沥青混凝土路面永久变形性能进行分析。得出结论:(1)中面层厚度的增加并不能有效降低路面结构的永久变形;(2)中面层材料选用高模量沥青混合料可有效提升路面结构的抗永久变形性能;(3)重载超载频繁的路面易发生永久变形现象,高模量沥青混合料可有效提升路面结构抗永久变形性能。     

沙漠公路倒装式沥青路面力学性能研究

沙漠地区昼夜温差大,年最热月、最冷月极端气温均较为明显,公路产生温缩、干缩开裂病害难以避免,造成路面结构强度下降。基于此,提出沙漠公路倒装式沥青路面结构试验段方案,利用粒料类柔性基层防止或延缓沥青路面反射裂缝。根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2017）中路面结构验算方法,采用HPDS计算软件,分析研究倒装式沥青路面级配碎石层厚度、模量对路面结构力学性能影响以及路面结构的疲劳衰减性能。结果显示：级配碎石层过厚,容易造成沥青层的弯拉疲劳开裂,且路表弯沉值小幅减小,而厚度过小,不宜压实,容易产生离析,应以15～18 cm为宜;级配碎石层回弹模量越大,半刚性层疲劳开裂和沥青混合料层疲劳开裂对应的累计当量轴次以及沥青混合料层永久变形量均增大,半刚性层层底拉应力明显减小。     

高寒高海拔地区沥青路面季节性损伤对比分析

根据交通量调查结果,设计了复合结构、半刚性结构、柔性结构和倒装结构4种沥青路面,利用数值分析计算得到不同条件下4种结构的季节性损伤率和预期寿命,并根据试验路铺筑调查,对高寒高海拔路面结构设计提出建议。计算结果显示,分别以疲劳开裂和永久变形为损伤控制模式计算得到的路面季节性损伤率和预期寿命均有较大差别;以永久变形为控制模式时,春融会造成路面预期寿命的大幅降低;不考虑春融时,柔性结构的最终预期寿命最长为20. 3 a,而考虑春融时半刚性结构的最终预期寿命最长为18. 2 a。     

快速干线沥青路面结构改造方案比选分析

以某快速干线沥青路面改造工程为背景,借助ABAQUS软件建立路面结构有限元计算模型,针对原路面结构与3种路面改造结构进行力学性能对比分析,并结合规范预估路面结构的疲劳性能。结果表明,随着轴载的增加,沥青路面结构的各项力学指标均呈增大趋势;水稳碎石底基层沥青路面结构的承载能力比级配碎石底基层沥青路面结构更优;不同沥青路面结构中,结构B(沥青稳定碎石上基层+水稳碎石下基层和底基层)的综合性能较优,沥青路面结构改造方案建议选用结构B。     

基于组合式基层的重载交通沥青路面结构优化研究

针对目前重载交通作用下半刚性基层沥青路面出现的早期破坏现象,以使用期内总费用最经济为原则,通过正交试验和ANSYS软件分析组合式基层结构与材料等参数对设计指标的影响,并结合试验路工程探讨其在重载交通路面的适用性,进而提出满足重载交通需要的路面结构优化方案,使路面结构在设计使用期内不发生结构性破坏,从而达到提高路面使用性能和降低全寿命周期费用的效果。     

耐久性基层沥青路面在高速公路上的应用研究

针对传统的半刚性基层沥青路面在广东高温、多雨、重载条件下耐久性不足的问题,尝试采用碾压混凝土基层沥青路面提高路面的耐久性能。对两种碾压混凝土基层沥青路面结构进行了力学响应分析,并对其疲劳寿命和车辙深度进行预估,结果表明两种路面结构均可满足重载交通的要求;该路面结构在广东云罗高速公路全线采用,通车3年后,路面使用性能优良。     

长寿命沥青路面设计指标研究及正交试验分析

通过中法美三国长寿命沥青路面设计指标的对比,分析我国半刚性基层沥青路面设计指标的局限性。依据我国最新版的公路沥青路面设计规范《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2017),结合长寿命沥青路面的特点,推荐适合我国的长寿命沥青路面典型结构,并选取沥青混合料层层底拉应变、无机结合料稳定层层底拉应力以及沥青混合料层永久变形量作为设计指标,分别用以控制沥青混合料层疲劳开裂、无机结合料稳定层疲劳开裂损坏以及沥青路面变形。运用多因素多指标的正交试验方法,分析各个路面结构层参数对指标的影响程度。数据表明,沥青层厚对指标的影响最为显著。最后,结合工程实际给出一定的建议。     

复合路面在天津港南港路改造工程中的应用

车辆荷载是决定路面结构设计和影响路面结构强度的主要因素之一,在滨海地区如何有效地减少重载交通对路面结构的影响,延长道路的使用寿命,该文结合天津港南港路改造工程取得的良好使用效果,阐述了重载交通下的路面结构改造设计与应用。     

甘肃国际陆港中心区道路路面结构优化设计研究

为了确定适用于甘肃国际陆港中心区道路的路面结构，根据当地气候环境、路面类型确定了五种典型路面结构组合。采用路表弯沉、半刚性底基层层底拉应力、沥青层永久变形、低温开裂指数、半刚性基层疲劳寿命、路面造价等参数表征路面性能，通过模糊数学对五种典型路面结构进行综合评价。结果表明:结构三的弯沉值最小，路面整体强度较好；结构一底基层层底拉应力最小，基层抗开裂性能最好；结构一的底基层疲劳寿命最大，具有较高的抗疲劳性能；结构四造价最低，具有较好的经济性。综合评价表明结构五的综合性能最优，综合评价结果为0.95，针对甘肃国际陆港中心区道路所处的气候环境及交通特点，最适用于该区域的路面结构为结构五。     

基于综合稳定碎石土底基层沥青路面结构疲劳寿命分析

针对辽宁省部分地区砂石短缺的现状,通过在当地的天然碎石土中掺入碎石,设计了悬浮密实结构和骨架密实结构两种级配,选用水泥稳定和水泥土壤固化剂综合稳定两种稳定类型,并以7 d无侧限抗压强度为评价指标,综合经济性与可行性,优选3组可行方案,进而确定3组方案的最佳水泥剂量。基于辽宁地区公路典型沥青路面结构,结合路面结构的验算方法,利用Bisar软件对相关力学响应量进行计算,并拟合出各结构层疲劳开裂寿命与底基层厚度的关系。经计算分析得出:各结构层的疲劳开裂寿命随着底基层模量、厚度的增大而增大,而且与底基层厚度表现出较好的指数增长关系或线性相关关系;并通过疲劳寿命分析确定综合稳定碎石土可作为二级及二级以下公路中交通底基层和三级及三级以下重交通的基层。     

重载交通对沥青路面结构的影响分析

本文通过具体实例定量分析了重载交通对沥青路面结构使用寿命，结构应力和路表弯沉，结构层厚度的影响，论证了重载交通对沥青路面结构的破坏作用，其过程和结论对沥青路面交通管理和路面结构设计具有参考价值。